现行径向动压轴承的共同的力学特征是利用偏心产生油楔，利用油楔产生承载力，无论圆柱型、椭圆型、三油楔型、可倾瓦型等都是这样。当偏心随负荷增大而增大时，其升力将相应增加，从而自动平衡负荷。

　　但偏心量超过一定限度时由于偏心引起摩擦切应力的增大将导致润滑液体温度的上升和粘滞性的下降，反而会使升力下降，出现干摩擦，并引起烧轴、抱轴甚至断轴等事故。

　　一种复合式滑动轴承有望能从理论上和技术上取得突破。它采用一个或多个径向挡板，其挡板能抑制泰勒涡和混沌现象的出现挡板具有不依赖偏心产生升力的能力，可以形成一种复合式的承载系统，成倍地提高轴承的承载能力挡板还具有强迫润滑油自动循环的功能，如加上冷却系统，可保证油温的稳定，相信这种系统能满足大型高速旋转式机械稳定运行的需要。

　　1复合式滑动轴承的工作原理1. 1环隙流速及压力分布文献已论证了在滑动轴承中由动量矩方程建立的同心环隙科特流润滑理论优于由雷诺方程建立北方交通大学学报的润滑理论，因此将其应用到复合式滑动轴承的计算理论中。

　　由动量矩定律和圆柱坐标系所导出的同心环隙科特流理论，其环隙中的流速沿半径r的分布为式中， R为轴内径 h为环隙的宽 G= 1为轴切向速度 P=为科特数，其中， L为流体的动力粘度系数，为周向压力梯度， H为圆心角。

　　对于偏心环隙，式（1）中的h不再是常数，而是偏心率E的函数式中， C为同心环隙的宽， e为偏心距。

　　沿周向展开的速度分布和压力分布示意图，其各断面的流速符合式（ 1）确定的流速分布。说明同心环隙加上挡板，能够形成类似常规偏心滑动轴承的速度分布与压力分布。

　　（ a）常规偏心滑动轴承（ b）加挡板的同心滑动轴承1. 2承载力形成机理。当下表面以V运动时，沿运动方向的间隙逐渐减小，润滑油从大口流向小口，形成油楔，产生升压现象。由于楔形引起的单位长度的流量沿运动方向逐渐减少，为保证流量的连续条件，必然产生图1（ a）所示的压力分布，以减少大口的流入流量，增加小口的流出流量，使过流断面的流量保持相等。将压力分布函数沿宽度方向积分就求得单位长度上的承载量。

　　尼，使润滑油形成反压科特流，为了保证断面流量的连续条件，出现了图1（ b）所示的高压区。挡板还滤除了叠加在环隙科特流上的泰勒涡，避免了混沌与分岔现象的发生，并获得一近似线性的有压科特流区域。

　　根据同心环隙加挡板后可获得有压科特流的机理，可以设计一种复合式滑动轴承，它是在普通滑动轴承的基础上加装了一块挡板，使环隙中既有偏心油楔生成的油膜压力，又有挡板作用形成的高压，两部分压力的合力使承载力成倍增加。且挡板位置不同，所形成的压力分布不同，用PHOENICS软件模拟计算的结果如图2所示。如设计合理，理想状态是两合力能与载荷一起构成三足鼎立的稳定结构，如图3所示，其为油楔生成的油膜压力的合力， F为挡板形成的油膜压力的合力。

　　由于挡板位置的设计是可以变化的，因此高压区是可以任意调节的。对于轻载高速径向轴承，其偏心愈小，则愈不稳定，故可在非承载区安装一档板，使该区产生载荷力，导致偏心加大，使轴承更加稳定。

　　北方交通大学学报2对比实验委托上海汽轮机厂对加挡板的复合式轴承与传统的常规轴承进行了对比实验[ 6]，除了在承载区安装了一块档板之外，所有尺寸、精度和实验条件、实验工况均与对比轴承一样。对比轴承是上海汽轮机厂自己设计生产的椭圆形轴承和由英国ABB公司生产的袋式轴承。

　　实验选取7个工况，在恒定转速3 000 r/ min条件下，选取10、20、30、40、50 kN 5种加载工况，又在最大载荷时选取4 000 r/ min、5 000 r/ min两种变转速工况。最大载荷时相应的轴承比压为2. 2 M Pa.

　　（ 1）润滑油流量测量图4（ a）反映了复合式轴承在20 kN工况时流量与椭圆轴承近似，随着载荷的增加，复合式轴承流量呈迅速下降趋势。在50 kN工况时，复合式轴承比椭圆轴承流量低约27 ，比袋式轴承略高。

　　（ 2）油膜压力测量图4（ b）反映了复合式轴承的最大油膜压力在各种工况下都比椭圆轴承和袋式轴承的大。在50 kN载荷时，复合式轴承的最大油膜压力与椭圆轴承接近，比袋式轴承约高20.

　　（ 3）瓦面温度测量图4（ c）反映了复合式轴承的轴瓦最高温度与椭圆轴承和袋式轴承相比明显要低，在10 kN低载荷工况时与袋式轴承接近，随着载荷增加，复合式轴承到50 kN工况时，最高温度为65 e ，升幅为12，而在同等条件下，椭圆轴承升幅为36，袋式轴承升幅为27.

　　（ a）润滑油流量与索默菲尔德数（ b）油膜压力与索默菲尔德数（ c）轴瓦温度与索默菲尔德数（ 4）偏心率及最小油膜厚度在不同载荷工况下，尤其是在最大载荷50 kN时，复合式轴承的偏心率为0. 45，比其它两种轴承都要小，椭圆轴承为0. 59，袋式轴承为0. 73.在额定载荷下，复合式轴承的最小油膜厚度为0. 066 mm，椭圆轴承为0. 049 mm，袋式轴承为0. 045 mm.

　　3结语（ 1）复合式轴承结构简单，仅在一般轴承的基础上加装了一块挡板，不仅可以提供较大的承载力，而且抑制了泰勒涡在间隙中形成，延缓湍流的发生从而降低能耗，保证层流向湍流的平稳过渡。

　　（ 2）复合式轴承有较大的最小油膜厚度，而且挡板强迫润滑油在外部循环，使轴瓦温度比其它类型的轴承低，这对高速重载条件下工作的轴承来说是一个很重要的优良特性指标，表明它有良好的工作可靠性。

　　（ 3）如果设计计算使挡板的偏置角度更趋合理，可达到高载荷下的更小偏心、更稳定的承载结构。

　　对复合式轴承还需作大量的完善工作，并进行可靠性实验，使结构上能结合生产实际，获得其应有的工程应用价值。

　　荣深涛，刘秋生，杨健，等。同心环隙有压科特（ Couette）流总论[ J] .北方交通大学学报， 1991， 15（荣深涛，杨健，单彦秋，等。有压环隙科特流的实验研究[ J] .北方交通大学学报， 1991， 15（ 1） ： 91薛琳，苏红，毛军，等。滤除泰勒涡的同心环隙科特流临界雷诺数的试验确定[ J] .北方交通大学学报， 2000， 24（苏红，薛琳，毛军，等。环隙科特层流润滑理论[ J] .北方交通大学学报， 2001， 25（ 1） ： 19 22.

　　温诗铸。摩擦学原理[ M] .北京：清华大学出版社， 1991.

　　[ 6]上海汽轮机厂研究所。小偏心承载滑动轴承实验报告[ R] .上海：上海汽轮机厂研究所， 1994.

　　苏红等：一种复合式滑动轴承的实验研究